複合系プラスチック廃棄物の分離回収方法及びそれに用いる分離回収装置
【課題】多種多様な複合系廃棄物に対し広く適用できる万能型分離回収方法および装置の提供
【解決手段】内部には金網メッシュの回転ドラム１１がモータで回転駆動される回転軸１２に軸支されて横置きされ、低速及び高速の２段階で回転可能となっている一方、溶媒加熱手段１３を備え、反応槽１０内に加熱した分離溶剤を供給できるようになっており、前記回転ドラム中攪拌下に分離溶剤で被処理物を処理する反応槽１０内で溶剤としてトリエチレングリコールを用い、各種プラスチックＰ１とＰ２を分離回収する。他方、回収される溶剤を前記反応槽１０に供給して再利用する溶剤再生循環型で万能な分離回収方法及び装置にある。
【解決手段】内部には金網メッシュの回転ドラム１１がモータで回転駆動される回転軸１２に軸支されて横置きされ、低速及び高速の２段階で回転可能となっている一方、溶媒加熱手段１３を備え、反応槽１０内に加熱した分離溶剤を供給できるようになっており、前記回転ドラム中攪拌下に分離溶剤で被処理物を処理する反応槽１０内で溶剤としてトリエチレングリコールを用い、各種プラスチックＰ１とＰ２を分離回収する。他方、回収される溶剤を前記反応槽１０に供給して再利用する溶剤再生循環型で万能な分離回収方法及び装置にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種複合系プラスチック廃棄物、金属とプラスチックとの複合系電気製品、医療廃棄物、合成繊維と天然繊維との混紡品、ＦＲＰ等の複合系プラスチック廃棄物から各有効成分に分離回収することができる分離回収方法及びそれに用いる万能型分離回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチックの種類としては熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とがあり、これらを比重分離する方法は古くから行われている。ただ、熱可塑性樹脂は広くリサイクルが行われているが、ＰＶＣは熱焼却処理すると塩素ガスを排出するのでこれを回収する必要があり（特許文献１）、処理が面倒である一方、焼却処理は省資源の目的に添わない。他方、ＰＥＴ樹脂は触媒として苛性ソーダを用いないとジエチレングリコールでの分解反応が難しい（特許文献２）が、苛性ソーダを用いると解重合してテレフタール酸塩等を生じ、再利用には水洗して再生する必要があり、後処理が面倒である。他方、熱硬化性樹脂のリサイクルは難しい。例えば、エポキシ樹脂硬化物は、電気特性、耐熱性、接着性に優れているため、絶縁材、接着剤、塗料などの広い分野で利用されているが、熱分解が難しいため、リサイクルは難しい。他方、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）は一般に強化繊維としてガラス繊維を使用するものが軽量性や耐久性という点で優れていることから、自動車、航空機、スポーツ用品、その他の分野で広く採用されているが、強化繊維に起因してリサイクルが困難となっている。そこで、不飽和ポリエステルをマトリックス樹脂とし、ガラス繊維以外の有機繊維を強化繊維とするＦＲＰ製品についてはグリコールを用いてこれを分解し、得られた分解生成物を二塩基酸と縮合反応させてリサイクルする方法が提案されている（特許文献３）。他方、ＦＲＰのリサイクルする方法としてジエチレングリコールモノメチルエーテルを溶剤とし、触媒としてリン酸三カリウム水和物を用いて常圧溶解法が提案されている（非特許文献１及び２）。
【０００３】
また、医療廃棄物では腎透析セット、点滴セットの廃棄物は、血液等の体液、注射針を含むために感染性である可能性が高い上、材質中に塩化ビニル樹脂、金属を多く含むため、最も処理が困難な廃棄物の一つである。そのため、従来から、腎透析セットの廃棄物は塩化水素ガスやダイオキシンの発生という問題がありながら熱殺菌処理の関係上焼却処分されてきたのが実情である。ところが、特に感染性廃棄物を大型の焼却炉で処理する場合、該焼却炉まで搬送する時の危険性や該焼却炉が故障して大量の廃棄物が感染性廃棄物によって汚染された場合の危険性等を考えれば、感染性廃棄物が発生した場所で、小規模に処理することが望ましい。このため、排ガス中の塩化水素ガスを中和処理できる小型焼却炉の開発も試みられているが、大量の排ガスを処理する必要がある難点がある。特に、バッチ的に操業する焼却炉の場合、燃焼が不安定になると大量のダイオキシンを発生するという問題がある。そこで、廃棄物を圧縮した後に熱分解する方法は既に試みられているが、これらの方法は連続押出装置による炭化方式あるいはトンネル炉加熱方式によるものであり、装置が大掛かりになる（特許文献４、５）。また、感染性廃棄物には圧縮不能の金属製品や石膏製品を含むことがあるため、実際に適用するにはかなりの制約がある。
【０００４】
さらに、金属材料等を備えたプラスチック製品、例えばＯＡ機器、携帯端末、携帯電話、テレビ、掃除機、冷蔵庫などの各種電気製品、特にこれらの制御部に用いられているプリント配線基盤、更には溶融管継手、樹脂被覆電線、光ケーブル、繊維強化プラスチックなど、金属材料と一体に形成される。これら金属含有プラスチック製品においては、廃棄処理、或いは製造過程において成形不良となった製品の再利用処理においては、金属材料とプラスチック材料とをきれいに、しかも効率良く分離することが求められる。そこで従来、処理方法として、金属含有プラスチック製品のプラスチック材料を加熱溶解させて金属材料等と分離させる処理方法が各種提案されてきた。例えば、特許文献６は、食用廃油を１７０〜１７５℃に加温し、この食用廃油中に金属含有プラスチック製品を投入すると共に食用廃油を攪拌してプラスチックを溶解させ、金属素材が剥き出しになったところで食用廃油の加熱を中止して自然冷却させ、その後、食用廃油中から金属素材を取り出すというプラスチック廃棄物の金属素材選別方法を提案している。また、特許文献７は、プラスチック材が軟化溶融する温度に加熱されたてんぷら油などの植物性油内に、ＯＡ機器や家電製品などの電気製品の廃棄物を投入し、軟化溶融して植物性油の上部に浮上した溶解プラスチック材を取り出し、その後、油槽内に残留する金属材を取り出す電気製品の廃棄物の処理方法を提案している。しかしながら、加熱媒体としての油中に金属含有プラスチック製品、例えば携帯電話などを投入すると、食品を油で揚げる如くプラスチック材料が加熱溶解して塊となって油上に浮上する一方、その他の金属材料等は油底に沈降するが、同時に、油中にプラスチック材料を投入すると、プラスチック材料が溶融した際に発火する場合があり、危険である。そこで、金属含有プラスチック製品の処理において、プラスチック材料を油層中で安全かつ効率良く加熱溶解させることができる金属含有プラスチック製品の処理方法が提案されている（特許文献８）。しかしながら、近年電気部品ではエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂基板上に半導体回路等の電気回路を形成する場合が多いにも拘わらず、かかる熱硬化性樹脂の場合に、油加熱処理を適用しても金属材料および樹脂材料を有効に分別回収することは困難であり、エポキシ樹脂など熱硬化性樹脂を使用する多くの電気製品には適用できないという難点がある。
【０００５】
その他、現状では各種の複合系プラスチック廃棄物がリサイクル困難な廃棄物として出現しているが、製品として、アルミ／ＰＰ／ＰＥＴ三層シート、ＰＥ／ＰＥＴカーペット、銀層／ＰＥＴシート積層Ｘ線フィルム、ナイロン／ＰＥＴボトル、ＰＥＴ／綿／ナイロン／アクリル混紡衣料、ＦＲＰ製ボートおよび浴槽、炭素繊維系配管および部品、電線、ＰＶＣ用紙など各種各様で焼却が困難なもの、焼却可能であるが材料を再利用できるように分離回収したい材料が多いが分離回収が困難なため、焼却されているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−５５５８３号公報
【特許文献２】特開２００６−１１０５３１号公報
【特許文献３】特許第４０９６０００号公報
【特許文献４】特開平２−２２９５８８号公報
【特許文献５】特開平１１−２１８３１３号公報
【特許文献６】特開平５−１４７０４１号公報
【特許文献７】特開昭１０−１３７７３４号公報
【特許文献８】特開２００８−２１３４８０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日立化成テクニカルレポートＮｏ．４２（２００４．１）
【非特許文献２】常圧溶解法によるエポキシＣＦＲＰリサイクル
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
医療廃棄物、ＦＲＰを含め、かかる複合系プラスチック廃棄物を焼却処理することなく、回収再利用できるプラスチック及び金属などの有効成分を分離回収して有効利用できる方法および装置を提供すべく鋭意研究の結果、複合系プラスチック廃棄物は多種多岐にわたるので、それぞれの複合系廃棄物に適合する方法及び装置をそれぞれ構成すると、設備コストおよびランニングコストが増大する。そこで、本発明は、複合系プラスチック廃棄物に対して広く適用可能な万能型分離回収方法および装置を提供することを課題とする。
【０００９】
本発明は、溶剤としてトリエチレングリコールを用い、沸点近傍に加熱すると、医療廃棄物に必要な殺菌、熱可塑性樹脂の溶融に十分な温度処理が可能である一方、熱硬化性樹脂に対して解重合等の反応溶剤として機能するので、これを分離溶剤として各種被処理物を投入して攪拌すると、各種処理物は溶融物と非溶融物とに分かれ、そして非溶融物は残留固形物と反応生成物又は解離物とに別れるので、かかる各種プラスチックの分離態様を利用すると、各成分をその物性に応じて分別回収できる一方、溶剤は真空蒸発させると、再生して再利用することができ、ランニングコストが安く、多種多様な複合系廃棄物に対し広く適用できる万能型分離回収方法および装置とすることができることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は、各種熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチックおよび非プラスチック成分とが複合化してなる複合系廃棄物を処理して各成分を分別回収する方法であって、分離溶剤としてトリエチレングリコールを用い、触媒としてアルカリ金属水酸化物を触媒として添加し、トリエチレングリコールを２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱し、トリエチレングリコール中で溶融可能な成分Ｐ１を溶融処理する工程と、熱溶融が困難な成分Ｐ２を２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコール中で攪拌下に溶解又は解重合処理して溶剤とともに排出する工程と、残留する溶融可能な成分Ｐ１と強化繊維Ｆ又は金属成分Ｍを回収する工程と、非溶融成分Ｐ２と分離溶剤とを回収し、分離溶剤を減圧下に蒸留して非溶融成分Ｐ２と分離するとともに精製し再利用する工程からなることを特徴とするプラスチック系複合廃棄物の分別回収方法にある。
【００１１】
本発明において、特に、廃プラスチックがエポキシ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等のＦＲＰであるときは、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコールによる解重合処理により強化繊維と分離するのがよい。
【００１２】
本発明において、廃プラスチックがＰＶＣであるときは、苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコール中で脱塩処理するとともに溶融するのがよい。
【００１３】
本発明において、廃プラスチック製品が金属成分を含む場合は、加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱溶融、熱分解および解重合処理により金属成分と樹脂成分とを分離するのがよい。
【００１４】
本発明において、廃プラスチック製品が医療廃棄物である場合は、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱処理により殺菌処理とともに熱溶融、熱分解及び／又は解重合処理により金属成分と分離するのがよい。
【００１５】
本発明において、廃プラスチックがＰＥＴ樹脂成分である場合は、触媒添加なしで加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの溶解処理により解重合させることなく溶解して樹脂成分を回収するのがよい。
【００１６】
本発明は、上記方法を実施する装置として、内部には金網メッシュの回転ドラム１１がモータで回転駆動される回転軸１２に軸支されて横置きされ、回転可能となっている一方、溶媒加熱手段１３を備え、反応槽１０内に加熱した分離溶剤を供給できるようになっており、前記回転ドラム中攪拌下に分離溶剤で被処理物を処理する反応槽１０と、該反応槽１０の底部に接続し、溶融プラスチックＰ１と非溶融プラスチックＰ２とともに分離溶剤Ｓを回収する第１溶剤受槽２０と、前記第１溶剤受槽２０から分離溶剤Ｓを受け、減圧下に溶剤を沸点以上に加熱して回収する一方、溶剤中に含有する触媒等の反応物質を分離する溶剤蒸発槽３０と、溶解反応槽１０での洗浄水Ｗを受け、水を蒸発させて溶剤を回収する水蒸発槽４０と、前記溶剤蒸発層３０に連結し、蒸発する溶剤を未凝集ガスを排気して減圧下に溶剤を凝集回収する第２溶剤受槽５０と、前記廃水蒸発層４０に連結し、蒸発する水を凝縮して回収する廃水受槽６０とからなり、前記廃水蒸発槽４０および前記第２溶剤受槽５０で回収される溶剤を前記反応槽１０に供給して再利用することを特徴とする溶剤再生循環型万能分離回収装置を提供するものでもある。
【００１７】
本発明においては、前記回転ドラムの金網メッシュサイズが反応槽中に投入される粗破砕した溶融するプラスチックＰ１片が溶融して浸出しないで残留する大きさに設定されているのが好ましく、回転ドラムの回転が反応時の溶剤攪拌のための低速と水洗後の水遠心分離のための高速に２段階に調節されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、廃プラスチック中のＰＥ，ＰＰ及びＰＳ成分を加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコール中で溶融後固化させ、金網で形成された回転ドラム中に残留させ、分別回収できる。
【００１９】
また、本発明は廃プラスチック中のＰＶＣを苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコール中で脱塩処理とともに溶融し、金網で形成された回転ドラム中に残留させることができる。
【００２０】
さらに、本発明は廃プラスチック中のエポキシ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等のＦＲＰを、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコールによる解重合処理により強化繊維と分離するとともに、エポキシ樹脂とポリエステル樹脂を分離することができる。
【００２１】
さらにまた、本発明は廃プラスチック製品が金属成分を含み、加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱溶融および解重合処理により金属成分と樹脂成分とを分離することができる。
【００２２】
また、本発明は廃プラスチック製品が医療廃棄物であって、加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱処理により殺菌処理と熱溶融及び／又は解重合処理により金属成分と分離することができる。
【００２３】
さらに、本発明は廃プラスチック中のＰＥＴ樹脂成分を加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの溶解処理により解重合させることなく粉末状のＰＥＴ樹脂として回収することができる。
【００２４】
したがって、本発明は、各種熱可塑性及び熱硬化性樹脂からなる複合系廃プラスチック製品を各成分に分別回収する方法として有用である。すなわち、廃プラスチック製品をトリエチレングリコール中でＰＥ，ＰＰ、ＰＳ及びＡＢＳ等からなる溶融成分とＰＶＣ、ＰＥＴ及びＦＲＰ成分等からなる非溶融成分とに分離することができる。しかも、溶融成分はトリエチレングリコール中でＰＥ，ＰＰ、ＰＳ及びＡＢＳ等は樹脂同士融合せず、分離することができる。他方、非溶融成分の内ＰＥＴ複合系は触媒なしのトリエチレングリコールとの溶解反応で分別回収することができ、ＰＶＣは苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下沸点付近に加熱されたトリエチレングリコールと接触させて脱塩処理とともに溶融処理して分別することができるからである。ＦＲＰのエポキシ樹脂と不飽和ポリエチレン樹脂は、触媒としてアルカリ金属水酸化物、特に苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下沸点付近に加熱されたトリエチレングリコールと接触させて解重合することができるだけでなく、双方の解重合時間差を利用すれば解重合成分を分別することができる。特に、ＰＶＣは分離しなくても脱塩処理され、しかもトリエチレングリコールを用いると、エチレングリコールを用いる場合に比して脱塩率は高く、略完全に脱塩されるので本発明の適用が好ましい。他方、ＦＲＰ中のマトリックス樹脂であるエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂は解重合時間差があり、順にこれらを分別回収することができる。解重合処理後は、トリエチレングリコールを沸点以上に加熱して触媒等を分離し回収することができる。解重合させた非浮遊成分はそのまま、再利用してもよいが、アルカリ性化合物、例えば消石灰の存在下に熱分解させて回収することも可能である。
【００２５】
また、電気製品においては金属成分と熱硬化性樹脂が複合される場合、樹脂と金属成分の分離には解重合処理が有効であって、しかもグリコール溶媒の内トリエチレングリコールは沸点が高く、アルカリ金属水酸化物、特に苛性ソーダの存在下に加圧又は常圧下沸点近くに加熱する場合、不飽和ポリエステルだけでなく、エポキシ樹脂も同時に解重合することができる。そのため、本発明では金属材料等を含む各種プラスチック製品を分別することなく、トリエチレングリコールを加圧又は常圧下で沸点近くに加熱して熱可塑性樹脂は溶融分離する一方、熱硬化性樹脂はアルカリ金属水酸化物の存在下に溶解又は解重合させて金属材料を分別することができる。すなわち、本発明によれば、トリエチレングリコールを用いるので、発火事故をなくし、また、事前に熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを分別し、又は分別することなく、トリエチレングリコールに投入し、熱可塑性樹脂は溶融分離させる一方、熱硬化性樹脂を溶解又は解重合させ、プラスチックの分別とともに金属材料を分別回収することができる。したがって、各種金属含有プラスチック製品の分別回収に優れている。特に、ＰＶＣなどを含む場合上述したように、トリエチレングリコールに苛性ソーダを添加しておくことにより脱塩処理を同時に行うことができ、また、熱硬化性樹脂における解重合性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、本発明によれば、医療廃棄物においても、熱焼却法でなく、溶媒中で高温加熱処理することにより排ガス処理の問題もなく、殺菌処理が可能な上、プラスチック成分と金属成分とが分別され、回収できる。すなわち、本発明によれば、塩素含有、金属含有プラスチックを含む医療廃棄物を殺菌（無害化）とともにプラスチック等を分別回収できる。
【００２７】
さらにまた、本発明によれば、混在する廃ＦＲＰにおいては、共通溶媒としてトリエチレングリコールを用い、アルカリ金属水酸化物、特に苛性ソーダを触媒とし、沸点以下で接触させると、エチレングリコールでは解重合できなかったエポキシ樹脂が解重合される。熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂として使用したＦＲＰ製品を解体処理するに当たり、廃ＦＲＰ製品を分別せずそのまま又は粉砕してアルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下沸点付近に加熱されたトリエチレングリコールと接触させて解重合処理し、マトリックス樹脂と強化繊維とを分別することができる。他方、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂は解重合時間差があるので、順にこれらを分別回収することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明方法を適用するバッチ式分別回収システムの左側概要図である。
【図２】本発明方法を適用するバッチ式分別回収システムの右側概要図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、実施例に基づき、本発明の実施形態について説明する。
【００３０】
（実施例１）
本発明に係る万能型分離回収装置は、回転ドラム１１を備える反応槽１０と、該反応槽１０の底部に接続し、溶融プラスチックＰ１と沈降解重合プラスチックＰ２とともに分離溶剤Ｓを回収する第１溶剤受槽２０と、溶剤受槽２０から分離溶剤Ｓを受け、減圧下に溶剤を沸点以上に加熱して回収する溶剤蒸発槽３０と、溶解反応槽１０での洗浄水Ｗを受け、水を蒸発させて溶剤を回収する廃水蒸発槽４０と、前記溶剤蒸発層３０に連結し、蒸発する溶剤を未凝集ガスを排気して減圧下に溶剤を凝集回収する第２溶剤受槽５０と、前記水蒸発層４０に連結し、蒸発する水を凝縮して回収する水受槽６０と、真空ポンプ７０とからなる。
【００３１】
前記反応槽１０は加熱した分離溶剤中攪拌下に被処理物を処理する槽であって、内部には金網メッシュの回転ドラム１１がモータで回転駆動される回転軸１２に軸支されて横置きされ、電動モータＭで低速及び高速の２段階で回転可能となっている。金網メッシュサイズは溶融プラスチックが粗破砕（１０ｃｍ角）して投入され、溶融されるが、溶融したプラスチックがドラムの低速回転時にドラム系外に浸出しないように設計される。プラスチックの処理時は低速で回転させ、反応後の洗浄時には水を放射させ、高速回転による遠心力でドラム外に廃水するようになっている。一方、上方は開放されて原料を槽内に供給できるようになっているとともに、下方には溶媒加熱手段１３を備え、三方弁１４を介して反応槽１０内に加熱した分離溶剤を供給できるようになっている。また、該反応槽１０の底部には三方弁１４を介して第１溶剤受槽２０が接続し、溶融プラスチックＰ１と分別して溶解又は解重合したプラスチックＰ２とともに分離溶剤Ｓを回収する。１５はオーバーフロー弁で、反応槽１０での液位を保つもので第１溶剤受槽２０で受け、回収できるようにもなっている。溶剤受槽２０では非溶融プラスチックＰ２の溶解又は解重合物とともに分離溶剤Ｓを受け、プラスチックＰ２と溶剤Ｓとを分離する。溶剤受槽２０には上層の溶剤を循環ポンプ２１でバルブ２２を介して回収し、ヒータ１３に送り、加熱されて反応槽１０に再送する一方、下層の溶剤Ｓは循環ポンプ２１でバルブ２３を介して溶剤蒸発槽３０に送られ、減圧下に溶剤を沸点以上に加熱して回収するようになっている。分離溶剤Ｓは、溶剤中に含有する触媒等を含むが、溶剤蒸発槽３０で溶剤Ｓと分離され、回収される。
【００３２】
該溶剤蒸発層３０は、第２溶剤受槽５０に連結され、第２溶剤受槽５０を真空ポンプ７０により吸引することにより溶剤蒸発槽３０を減圧し、分離溶剤Ｓを減圧下に蒸発させるようになっている。溶剤が蒸発すると、溶剤中の反応物質や触媒等が底部に残留するのでこれを分離する一方、蒸発した溶剤Ｓは第２溶剤受槽５０に送られ、その上部に位置するコンデンサ５１で凝集され、回収される一方未凝集ガスを排気して減圧下に溶剤を回収する。回収された溶剤Ｓは精製された状態となっているので、これは新規な溶剤を５％程度追加して再利用される。
【００３３】
前記反応槽１０には加熱溶融又は加熱解重合したプラスチック成分は溶剤とともに第１溶剤受槽２０に回収されるので、反応槽１０の回転ドラム１１内には熱溶融して固化したプラスチック粒子及び解重合等で反応しないＦＲＰの強化繊維、電気製品の金属成分、医療用廃棄物の注射針等、混紡衣料では合成繊維を除いた天然繊維が残留するのでこれらは水洗後回収される。廃水蒸発槽４０は反応槽１０でのこの洗浄水Ｗを受け、水を蒸発させて溶剤を回収する。水は本件溶剤トリエチレングリコールより沸点が低いので、前記廃水蒸発層４０には溶剤が残留し、蒸発する水は廃水受槽６０に送出し、上部コンデンサ６１で凝縮して回収する。水蒸発槽４０および前記第２溶剤受槽５０で回収される溶剤を前記反応槽１０に供給して再利用する。なお、コンデンサ５１、６１には冷却水が循環され、冷却が行われる。
【００３４】
（処理例１）
１）ＰＥＴ/ＰＥ/アルミ複合系をＴ−ＥＧ（トリエチレングリコール）液に、２５０℃、１０分で接触させ冷却、水洗することによりＰＥＴ樹脂、アルミ、ＰＥ樹脂に分離することができる。
詳しく説明すると：
ＰＥＴ溶解が終了すると、ＰＥＴ樹脂粉末は溶媒とともに溶剤受槽に移送される。回転ドラムの金網の中には未溶解のアルミ、溶融ＰＥが残留する。それらには溶媒が付着しているので水で散水洗浄と冷却を行う。溶媒を含む水溶液は廃水蒸発槽に移送される。金網の中の洗浄され分離されたアルミ、ＰＥ樹脂は系外に排出される。２物質は全く溶着していない。
溶剤受槽に移送された溶液は時間を与える事により比重差でＰＥＴ樹脂が沈殿する。その槽底液は溶剤蒸発槽での加熱真空蒸発で、溶媒であるＴ−ＥＧ（トリエチレングリコール）は蒸発され、コンデンサ−で凝縮され溶剤受槽に回収され再循環使用する。
Ｔ−ＥＧを含む水溶液は廃水蒸発槽で加熱し水分を蒸発、凝縮し廃水受槽に回収し再使用する。
Ｔ−ＥＧの溶解温度はヒ−タで加熱コントロ−ルする。
【００３５】
（処理例２）
「複合材を含む混合廃プラ」＝ＰＥ，ＰＰ，ＰＳ，ＰＶＣ、基板、ＦＲＰ，ＰＥＴ混合物の分別回収
Ｔ−ＥＧ溶媒に苛性ソーダを触媒として投入し、一緒に２８０℃に加熱し回転ドラムを低速で回転すると一定時間後各樹脂は溶融⇒溶解⇒解重合の順序で溶媒トリエチレングリコールと反応する。
1)ＰＥ，ＰＰ，ＰＳ樹脂は溶融固化し金網反応槽に残るが樹脂同士は溶着しないで分離できる状態で残留する。トリエチレングリコールの特質に基づくものであり、分別回収できる利点である。
2)ＰＶＣは脱塩素反応し、発生ＨＣＬとＮａＯＨが中和反応しＮａＣＬとなり、溶媒中に粉末として残る。他方、脱塩素した樹脂は金網反応槽に残る。高い脱塩率が得られるので、ＰＶＣを事前に分別しておく必要がなくなる。
3)基板は基板の接着部が溶解する。充填材は溶媒に残り、金属、ガラス繊維は金網内に残留し、容易に手分離できる状態になる。
4)ＦＲＰはＴ−ＥＧ溶媒に少しＮａＯＨを添加し２８０℃、１５時間接触することによりガラス繊維、充填材、ＦＲＰ溶解液に分かれ、ガラス繊維は金網の反応槽に残り、充填材、ＦＲＰ溶解液は金網を潜り抜けて溶媒中に存在する。
5)ＰＥＴ樹脂は２３０〜２８５℃、１０〜２０分でＴ−ＥＧに溶解され溶媒中に粉末樹脂として存在する。トリエチレングリコール中で解重合を受けないので再利用に便利である。
以上の溶媒中に存在する各物質は溶剤受槽に移送され、時間を与えて比重差で分離する。底部に溜まった固体を含む溶液は溶剤蒸発槽に移送し加熱真空蒸発でＴ−ＥＧは蒸発し、コンデンサ−で凝縮され溶剤受槽に回収され、再循環使用する。ＰＥＴ樹脂等は溶剤蒸発器底部に溜まるので、スクリュ−で系外に排出する。Ｔ−ＥＧを含む水溶液は廃水蒸発槽で加熱し水分を蒸発、凝縮し廃水受槽に回収し再使用する。金網の槽に残ったガラス繊維、金属、プラスチックは水洗され高速で水分を除去して系外に排出し手分離で分離する。
【００３６】
以下に各廃棄物原料と上部排出物、下部排出物を例示して表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
特に、本発明を利用する時の利点は次の２点が挙げられる。
１）Ｔ−ＥＧ/ＮａＯＨを使用したＰＶＣ１００％の脱塩素効果
ＰＶＣ樹脂１００％をＴ−ＥＧ液にＮａＯＨと伴に浸し温度２７０〜２８０℃で２０分間維持すると脱塩素率９４ｗｔ％が得られ、また系外に気化する蒸気のＰＨは８で装置の腐食なく環境に影響なく脱塩素が行えることがわかった。
２）従来のエチレングリコールを用い、苛性ソーダを触媒とするとＰＥＴは解重合してテレフタ−ル酸塩が生成するが、テレフタ−ル酸塩の利用先はＰＥＴ樹脂に戻すしかない。その為には多量の硫酸を使用してテレフタ−ル酸にし、更に重合しなければならなかった。また副製品として多量のぼう硝が生成し多くの工程と費用を要していた。これに対し、本発明によれば、エチレングリコール／ＮａＯＨでなくトリエチレングリコール（Ｔ−ＥＧ）のみでＴ−ＥＧの沸点近くでＰＥＴ樹脂を接触させることにより粉末状のＰＥＴ樹脂又はオリゴマーとして回収できることになり、これを用い、ＰＥＴ樹脂製品を製造することができるので、リサイクルコストが極めて低額となる。この技術を応用してＰＥＴ/アルミ/ＰＥフイルム等の複合系プラスチック（金属も含む）の分離ができ且つ解重合しないので工程が大幅に省略できる。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 溶解反応槽
１１ 回転ドラム
２０ 第１溶剤受槽
３０ 溶剤蒸発槽
４０ 水蒸発槽
５０ 第２溶剤受槽
６０ 廃水受槽
７０ 真空ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種複合系プラスチック廃棄物、金属とプラスチックとの複合系電気製品、医療廃棄物、合成繊維と天然繊維との混紡品、ＦＲＰ等の複合系プラスチック廃棄物から各有効成分に分離回収することができる分離回収方法及びそれに用いる万能型分離回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチックの種類としては熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とがあり、これらを比重分離する方法は古くから行われている。ただ、熱可塑性樹脂は広くリサイクルが行われているが、ＰＶＣは熱焼却処理すると塩素ガスを排出するのでこれを回収する必要があり（特許文献１）、処理が面倒である一方、焼却処理は省資源の目的に添わない。他方、ＰＥＴ樹脂は触媒として苛性ソーダを用いないとジエチレングリコールでの分解反応が難しい（特許文献２）が、苛性ソーダを用いると解重合してテレフタール酸塩等を生じ、再利用には水洗して再生する必要があり、後処理が面倒である。他方、熱硬化性樹脂のリサイクルは難しい。例えば、エポキシ樹脂硬化物は、電気特性、耐熱性、接着性に優れているため、絶縁材、接着剤、塗料などの広い分野で利用されているが、熱分解が難しいため、リサイクルは難しい。他方、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）は一般に強化繊維としてガラス繊維を使用するものが軽量性や耐久性という点で優れていることから、自動車、航空機、スポーツ用品、その他の分野で広く採用されているが、強化繊維に起因してリサイクルが困難となっている。そこで、不飽和ポリエステルをマトリックス樹脂とし、ガラス繊維以外の有機繊維を強化繊維とするＦＲＰ製品についてはグリコールを用いてこれを分解し、得られた分解生成物を二塩基酸と縮合反応させてリサイクルする方法が提案されている（特許文献３）。他方、ＦＲＰのリサイクルする方法としてジエチレングリコールモノメチルエーテルを溶剤とし、触媒としてリン酸三カリウム水和物を用いて常圧溶解法が提案されている（非特許文献１及び２）。
【０００３】
また、医療廃棄物では腎透析セット、点滴セットの廃棄物は、血液等の体液、注射針を含むために感染性である可能性が高い上、材質中に塩化ビニル樹脂、金属を多く含むため、最も処理が困難な廃棄物の一つである。そのため、従来から、腎透析セットの廃棄物は塩化水素ガスやダイオキシンの発生という問題がありながら熱殺菌処理の関係上焼却処分されてきたのが実情である。ところが、特に感染性廃棄物を大型の焼却炉で処理する場合、該焼却炉まで搬送する時の危険性や該焼却炉が故障して大量の廃棄物が感染性廃棄物によって汚染された場合の危険性等を考えれば、感染性廃棄物が発生した場所で、小規模に処理することが望ましい。このため、排ガス中の塩化水素ガスを中和処理できる小型焼却炉の開発も試みられているが、大量の排ガスを処理する必要がある難点がある。特に、バッチ的に操業する焼却炉の場合、燃焼が不安定になると大量のダイオキシンを発生するという問題がある。そこで、廃棄物を圧縮した後に熱分解する方法は既に試みられているが、これらの方法は連続押出装置による炭化方式あるいはトンネル炉加熱方式によるものであり、装置が大掛かりになる（特許文献４、５）。また、感染性廃棄物には圧縮不能の金属製品や石膏製品を含むことがあるため、実際に適用するにはかなりの制約がある。
【０００４】
さらに、金属材料等を備えたプラスチック製品、例えばＯＡ機器、携帯端末、携帯電話、テレビ、掃除機、冷蔵庫などの各種電気製品、特にこれらの制御部に用いられているプリント配線基盤、更には溶融管継手、樹脂被覆電線、光ケーブル、繊維強化プラスチックなど、金属材料と一体に形成される。これら金属含有プラスチック製品においては、廃棄処理、或いは製造過程において成形不良となった製品の再利用処理においては、金属材料とプラスチック材料とをきれいに、しかも効率良く分離することが求められる。そこで従来、処理方法として、金属含有プラスチック製品のプラスチック材料を加熱溶解させて金属材料等と分離させる処理方法が各種提案されてきた。例えば、特許文献６は、食用廃油を１７０〜１７５℃に加温し、この食用廃油中に金属含有プラスチック製品を投入すると共に食用廃油を攪拌してプラスチックを溶解させ、金属素材が剥き出しになったところで食用廃油の加熱を中止して自然冷却させ、その後、食用廃油中から金属素材を取り出すというプラスチック廃棄物の金属素材選別方法を提案している。また、特許文献７は、プラスチック材が軟化溶融する温度に加熱されたてんぷら油などの植物性油内に、ＯＡ機器や家電製品などの電気製品の廃棄物を投入し、軟化溶融して植物性油の上部に浮上した溶解プラスチック材を取り出し、その後、油槽内に残留する金属材を取り出す電気製品の廃棄物の処理方法を提案している。しかしながら、加熱媒体としての油中に金属含有プラスチック製品、例えば携帯電話などを投入すると、食品を油で揚げる如くプラスチック材料が加熱溶解して塊となって油上に浮上する一方、その他の金属材料等は油底に沈降するが、同時に、油中にプラスチック材料を投入すると、プラスチック材料が溶融した際に発火する場合があり、危険である。そこで、金属含有プラスチック製品の処理において、プラスチック材料を油層中で安全かつ効率良く加熱溶解させることができる金属含有プラスチック製品の処理方法が提案されている（特許文献８）。しかしながら、近年電気部品ではエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂基板上に半導体回路等の電気回路を形成する場合が多いにも拘わらず、かかる熱硬化性樹脂の場合に、油加熱処理を適用しても金属材料および樹脂材料を有効に分別回収することは困難であり、エポキシ樹脂など熱硬化性樹脂を使用する多くの電気製品には適用できないという難点がある。
【０００５】
その他、現状では各種の複合系プラスチック廃棄物がリサイクル困難な廃棄物として出現しているが、製品として、アルミ／ＰＰ／ＰＥＴ三層シート、ＰＥ／ＰＥＴカーペット、銀層／ＰＥＴシート積層Ｘ線フィルム、ナイロン／ＰＥＴボトル、ＰＥＴ／綿／ナイロン／アクリル混紡衣料、ＦＲＰ製ボートおよび浴槽、炭素繊維系配管および部品、電線、ＰＶＣ用紙など各種各様で焼却が困難なもの、焼却可能であるが材料を再利用できるように分離回収したい材料が多いが分離回収が困難なため、焼却されているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−５５５８３号公報
【特許文献２】特開２００６−１１０５３１号公報
【特許文献３】特許第４０９６０００号公報
【特許文献４】特開平２−２２９５８８号公報
【特許文献５】特開平１１−２１８３１３号公報
【特許文献６】特開平５−１４７０４１号公報
【特許文献７】特開昭１０−１３７７３４号公報
【特許文献８】特開２００８−２１３４８０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日立化成テクニカルレポートＮｏ．４２（２００４．１）
【非特許文献２】常圧溶解法によるエポキシＣＦＲＰリサイクル
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
医療廃棄物、ＦＲＰを含め、かかる複合系プラスチック廃棄物を焼却処理することなく、回収再利用できるプラスチック及び金属などの有効成分を分離回収して有効利用できる方法および装置を提供すべく鋭意研究の結果、複合系プラスチック廃棄物は多種多岐にわたるので、それぞれの複合系廃棄物に適合する方法及び装置をそれぞれ構成すると、設備コストおよびランニングコストが増大する。そこで、本発明は、複合系プラスチック廃棄物に対して広く適用可能な万能型分離回収方法および装置を提供することを課題とする。
【０００９】
本発明は、溶剤としてトリエチレングリコールを用い、沸点近傍に加熱すると、医療廃棄物に必要な殺菌、熱可塑性樹脂の溶融に十分な温度処理が可能である一方、熱硬化性樹脂に対して解重合等の反応溶剤として機能するので、これを分離溶剤として各種被処理物を投入して攪拌すると、各種処理物は溶融物と非溶融物とに分かれ、そして非溶融物は残留固形物と反応生成物又は解離物とに別れるので、かかる各種プラスチックの分離態様を利用すると、各成分をその物性に応じて分別回収できる一方、溶剤は真空蒸発させると、再生して再利用することができ、ランニングコストが安く、多種多様な複合系廃棄物に対し広く適用できる万能型分離回収方法および装置とすることができることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は、各種熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチックおよび非プラスチック成分とが複合化してなる複合系廃棄物を処理して各成分を分別回収する方法であって、分離溶剤としてトリエチレングリコールを用い、触媒としてアルカリ金属水酸化物を触媒として添加し、トリエチレングリコールを２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱し、トリエチレングリコール中で溶融可能な成分Ｐ１を溶融処理する工程と、熱溶融が困難な成分Ｐ２を２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコール中で攪拌下に溶解又は解重合処理して溶剤とともに排出する工程と、残留する溶融可能な成分Ｐ１と強化繊維Ｆ又は金属成分Ｍを回収する工程と、非溶融成分Ｐ２と分離溶剤とを回収し、分離溶剤を減圧下に蒸留して非溶融成分Ｐ２と分離するとともに精製し再利用する工程からなることを特徴とするプラスチック系複合廃棄物の分別回収方法にある。
【００１１】
本発明において、特に、廃プラスチックがエポキシ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等のＦＲＰであるときは、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコールによる解重合処理により強化繊維と分離するのがよい。
【００１２】
本発明において、廃プラスチックがＰＶＣであるときは、苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコール中で脱塩処理するとともに溶融するのがよい。
【００１３】
本発明において、廃プラスチック製品が金属成分を含む場合は、加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱溶融、熱分解および解重合処理により金属成分と樹脂成分とを分離するのがよい。
【００１４】
本発明において、廃プラスチック製品が医療廃棄物である場合は、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱処理により殺菌処理とともに熱溶融、熱分解及び／又は解重合処理により金属成分と分離するのがよい。
【００１５】
本発明において、廃プラスチックがＰＥＴ樹脂成分である場合は、触媒添加なしで加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの溶解処理により解重合させることなく溶解して樹脂成分を回収するのがよい。
【００１６】
本発明は、上記方法を実施する装置として、内部には金網メッシュの回転ドラム１１がモータで回転駆動される回転軸１２に軸支されて横置きされ、回転可能となっている一方、溶媒加熱手段１３を備え、反応槽１０内に加熱した分離溶剤を供給できるようになっており、前記回転ドラム中攪拌下に分離溶剤で被処理物を処理する反応槽１０と、該反応槽１０の底部に接続し、溶融プラスチックＰ１と非溶融プラスチックＰ２とともに分離溶剤Ｓを回収する第１溶剤受槽２０と、前記第１溶剤受槽２０から分離溶剤Ｓを受け、減圧下に溶剤を沸点以上に加熱して回収する一方、溶剤中に含有する触媒等の反応物質を分離する溶剤蒸発槽３０と、溶解反応槽１０での洗浄水Ｗを受け、水を蒸発させて溶剤を回収する水蒸発槽４０と、前記溶剤蒸発層３０に連結し、蒸発する溶剤を未凝集ガスを排気して減圧下に溶剤を凝集回収する第２溶剤受槽５０と、前記廃水蒸発層４０に連結し、蒸発する水を凝縮して回収する廃水受槽６０とからなり、前記廃水蒸発槽４０および前記第２溶剤受槽５０で回収される溶剤を前記反応槽１０に供給して再利用することを特徴とする溶剤再生循環型万能分離回収装置を提供するものでもある。
【００１７】
本発明においては、前記回転ドラムの金網メッシュサイズが反応槽中に投入される粗破砕した溶融するプラスチックＰ１片が溶融して浸出しないで残留する大きさに設定されているのが好ましく、回転ドラムの回転が反応時の溶剤攪拌のための低速と水洗後の水遠心分離のための高速に２段階に調節されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、廃プラスチック中のＰＥ，ＰＰ及びＰＳ成分を加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコール中で溶融後固化させ、金網で形成された回転ドラム中に残留させ、分別回収できる。
【００１９】
また、本発明は廃プラスチック中のＰＶＣを苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコール中で脱塩処理とともに溶融し、金網で形成された回転ドラム中に残留させることができる。
【００２０】
さらに、本発明は廃プラスチック中のエポキシ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等のＦＲＰを、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコールによる解重合処理により強化繊維と分離するとともに、エポキシ樹脂とポリエステル樹脂を分離することができる。
【００２１】
さらにまた、本発明は廃プラスチック製品が金属成分を含み、加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱溶融および解重合処理により金属成分と樹脂成分とを分離することができる。
【００２２】
また、本発明は廃プラスチック製品が医療廃棄物であって、加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱処理により殺菌処理と熱溶融及び／又は解重合処理により金属成分と分離することができる。
【００２３】
さらに、本発明は廃プラスチック中のＰＥＴ樹脂成分を加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの溶解処理により解重合させることなく粉末状のＰＥＴ樹脂として回収することができる。
【００２４】
したがって、本発明は、各種熱可塑性及び熱硬化性樹脂からなる複合系廃プラスチック製品を各成分に分別回収する方法として有用である。すなわち、廃プラスチック製品をトリエチレングリコール中でＰＥ，ＰＰ、ＰＳ及びＡＢＳ等からなる溶融成分とＰＶＣ、ＰＥＴ及びＦＲＰ成分等からなる非溶融成分とに分離することができる。しかも、溶融成分はトリエチレングリコール中でＰＥ，ＰＰ、ＰＳ及びＡＢＳ等は樹脂同士融合せず、分離することができる。他方、非溶融成分の内ＰＥＴ複合系は触媒なしのトリエチレングリコールとの溶解反応で分別回収することができ、ＰＶＣは苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下沸点付近に加熱されたトリエチレングリコールと接触させて脱塩処理とともに溶融処理して分別することができるからである。ＦＲＰのエポキシ樹脂と不飽和ポリエチレン樹脂は、触媒としてアルカリ金属水酸化物、特に苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下沸点付近に加熱されたトリエチレングリコールと接触させて解重合することができるだけでなく、双方の解重合時間差を利用すれば解重合成分を分別することができる。特に、ＰＶＣは分離しなくても脱塩処理され、しかもトリエチレングリコールを用いると、エチレングリコールを用いる場合に比して脱塩率は高く、略完全に脱塩されるので本発明の適用が好ましい。他方、ＦＲＰ中のマトリックス樹脂であるエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂は解重合時間差があり、順にこれらを分別回収することができる。解重合処理後は、トリエチレングリコールを沸点以上に加熱して触媒等を分離し回収することができる。解重合させた非浮遊成分はそのまま、再利用してもよいが、アルカリ性化合物、例えば消石灰の存在下に熱分解させて回収することも可能である。
【００２５】
また、電気製品においては金属成分と熱硬化性樹脂が複合される場合、樹脂と金属成分の分離には解重合処理が有効であって、しかもグリコール溶媒の内トリエチレングリコールは沸点が高く、アルカリ金属水酸化物、特に苛性ソーダの存在下に加圧又は常圧下沸点近くに加熱する場合、不飽和ポリエステルだけでなく、エポキシ樹脂も同時に解重合することができる。そのため、本発明では金属材料等を含む各種プラスチック製品を分別することなく、トリエチレングリコールを加圧又は常圧下で沸点近くに加熱して熱可塑性樹脂は溶融分離する一方、熱硬化性樹脂はアルカリ金属水酸化物の存在下に溶解又は解重合させて金属材料を分別することができる。すなわち、本発明によれば、トリエチレングリコールを用いるので、発火事故をなくし、また、事前に熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを分別し、又は分別することなく、トリエチレングリコールに投入し、熱可塑性樹脂は溶融分離させる一方、熱硬化性樹脂を溶解又は解重合させ、プラスチックの分別とともに金属材料を分別回収することができる。したがって、各種金属含有プラスチック製品の分別回収に優れている。特に、ＰＶＣなどを含む場合上述したように、トリエチレングリコールに苛性ソーダを添加しておくことにより脱塩処理を同時に行うことができ、また、熱硬化性樹脂における解重合性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、本発明によれば、医療廃棄物においても、熱焼却法でなく、溶媒中で高温加熱処理することにより排ガス処理の問題もなく、殺菌処理が可能な上、プラスチック成分と金属成分とが分別され、回収できる。すなわち、本発明によれば、塩素含有、金属含有プラスチックを含む医療廃棄物を殺菌（無害化）とともにプラスチック等を分別回収できる。
【００２７】
さらにまた、本発明によれば、混在する廃ＦＲＰにおいては、共通溶媒としてトリエチレングリコールを用い、アルカリ金属水酸化物、特に苛性ソーダを触媒とし、沸点以下で接触させると、エチレングリコールでは解重合できなかったエポキシ樹脂が解重合される。熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂として使用したＦＲＰ製品を解体処理するに当たり、廃ＦＲＰ製品を分別せずそのまま又は粉砕してアルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下沸点付近に加熱されたトリエチレングリコールと接触させて解重合処理し、マトリックス樹脂と強化繊維とを分別することができる。他方、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂は解重合時間差があるので、順にこれらを分別回収することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明方法を適用するバッチ式分別回収システムの左側概要図である。
【図２】本発明方法を適用するバッチ式分別回収システムの右側概要図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、実施例に基づき、本発明の実施形態について説明する。
【００３０】
（実施例１）
本発明に係る万能型分離回収装置は、回転ドラム１１を備える反応槽１０と、該反応槽１０の底部に接続し、溶融プラスチックＰ１と沈降解重合プラスチックＰ２とともに分離溶剤Ｓを回収する第１溶剤受槽２０と、溶剤受槽２０から分離溶剤Ｓを受け、減圧下に溶剤を沸点以上に加熱して回収する溶剤蒸発槽３０と、溶解反応槽１０での洗浄水Ｗを受け、水を蒸発させて溶剤を回収する廃水蒸発槽４０と、前記溶剤蒸発層３０に連結し、蒸発する溶剤を未凝集ガスを排気して減圧下に溶剤を凝集回収する第２溶剤受槽５０と、前記水蒸発層４０に連結し、蒸発する水を凝縮して回収する水受槽６０と、真空ポンプ７０とからなる。
【００３１】
前記反応槽１０は加熱した分離溶剤中攪拌下に被処理物を処理する槽であって、内部には金網メッシュの回転ドラム１１がモータで回転駆動される回転軸１２に軸支されて横置きされ、電動モータＭで低速及び高速の２段階で回転可能となっている。金網メッシュサイズは溶融プラスチックが粗破砕（１０ｃｍ角）して投入され、溶融されるが、溶融したプラスチックがドラムの低速回転時にドラム系外に浸出しないように設計される。プラスチックの処理時は低速で回転させ、反応後の洗浄時には水を放射させ、高速回転による遠心力でドラム外に廃水するようになっている。一方、上方は開放されて原料を槽内に供給できるようになっているとともに、下方には溶媒加熱手段１３を備え、三方弁１４を介して反応槽１０内に加熱した分離溶剤を供給できるようになっている。また、該反応槽１０の底部には三方弁１４を介して第１溶剤受槽２０が接続し、溶融プラスチックＰ１と分別して溶解又は解重合したプラスチックＰ２とともに分離溶剤Ｓを回収する。１５はオーバーフロー弁で、反応槽１０での液位を保つもので第１溶剤受槽２０で受け、回収できるようにもなっている。溶剤受槽２０では非溶融プラスチックＰ２の溶解又は解重合物とともに分離溶剤Ｓを受け、プラスチックＰ２と溶剤Ｓとを分離する。溶剤受槽２０には上層の溶剤を循環ポンプ２１でバルブ２２を介して回収し、ヒータ１３に送り、加熱されて反応槽１０に再送する一方、下層の溶剤Ｓは循環ポンプ２１でバルブ２３を介して溶剤蒸発槽３０に送られ、減圧下に溶剤を沸点以上に加熱して回収するようになっている。分離溶剤Ｓは、溶剤中に含有する触媒等を含むが、溶剤蒸発槽３０で溶剤Ｓと分離され、回収される。
【００３２】
該溶剤蒸発層３０は、第２溶剤受槽５０に連結され、第２溶剤受槽５０を真空ポンプ７０により吸引することにより溶剤蒸発槽３０を減圧し、分離溶剤Ｓを減圧下に蒸発させるようになっている。溶剤が蒸発すると、溶剤中の反応物質や触媒等が底部に残留するのでこれを分離する一方、蒸発した溶剤Ｓは第２溶剤受槽５０に送られ、その上部に位置するコンデンサ５１で凝集され、回収される一方未凝集ガスを排気して減圧下に溶剤を回収する。回収された溶剤Ｓは精製された状態となっているので、これは新規な溶剤を５％程度追加して再利用される。
【００３３】
前記反応槽１０には加熱溶融又は加熱解重合したプラスチック成分は溶剤とともに第１溶剤受槽２０に回収されるので、反応槽１０の回転ドラム１１内には熱溶融して固化したプラスチック粒子及び解重合等で反応しないＦＲＰの強化繊維、電気製品の金属成分、医療用廃棄物の注射針等、混紡衣料では合成繊維を除いた天然繊維が残留するのでこれらは水洗後回収される。廃水蒸発槽４０は反応槽１０でのこの洗浄水Ｗを受け、水を蒸発させて溶剤を回収する。水は本件溶剤トリエチレングリコールより沸点が低いので、前記廃水蒸発層４０には溶剤が残留し、蒸発する水は廃水受槽６０に送出し、上部コンデンサ６１で凝縮して回収する。水蒸発槽４０および前記第２溶剤受槽５０で回収される溶剤を前記反応槽１０に供給して再利用する。なお、コンデンサ５１、６１には冷却水が循環され、冷却が行われる。
【００３４】
（処理例１）
１）ＰＥＴ/ＰＥ/アルミ複合系をＴ−ＥＧ（トリエチレングリコール）液に、２５０℃、１０分で接触させ冷却、水洗することによりＰＥＴ樹脂、アルミ、ＰＥ樹脂に分離することができる。
詳しく説明すると：
ＰＥＴ溶解が終了すると、ＰＥＴ樹脂粉末は溶媒とともに溶剤受槽に移送される。回転ドラムの金網の中には未溶解のアルミ、溶融ＰＥが残留する。それらには溶媒が付着しているので水で散水洗浄と冷却を行う。溶媒を含む水溶液は廃水蒸発槽に移送される。金網の中の洗浄され分離されたアルミ、ＰＥ樹脂は系外に排出される。２物質は全く溶着していない。
溶剤受槽に移送された溶液は時間を与える事により比重差でＰＥＴ樹脂が沈殿する。その槽底液は溶剤蒸発槽での加熱真空蒸発で、溶媒であるＴ−ＥＧ（トリエチレングリコール）は蒸発され、コンデンサ−で凝縮され溶剤受槽に回収され再循環使用する。
Ｔ−ＥＧを含む水溶液は廃水蒸発槽で加熱し水分を蒸発、凝縮し廃水受槽に回収し再使用する。
Ｔ−ＥＧの溶解温度はヒ−タで加熱コントロ−ルする。
【００３５】
（処理例２）
「複合材を含む混合廃プラ」＝ＰＥ，ＰＰ，ＰＳ，ＰＶＣ、基板、ＦＲＰ，ＰＥＴ混合物の分別回収
Ｔ−ＥＧ溶媒に苛性ソーダを触媒として投入し、一緒に２８０℃に加熱し回転ドラムを低速で回転すると一定時間後各樹脂は溶融⇒溶解⇒解重合の順序で溶媒トリエチレングリコールと反応する。
1)ＰＥ，ＰＰ，ＰＳ樹脂は溶融固化し金網反応槽に残るが樹脂同士は溶着しないで分離できる状態で残留する。トリエチレングリコールの特質に基づくものであり、分別回収できる利点である。
2)ＰＶＣは脱塩素反応し、発生ＨＣＬとＮａＯＨが中和反応しＮａＣＬとなり、溶媒中に粉末として残る。他方、脱塩素した樹脂は金網反応槽に残る。高い脱塩率が得られるので、ＰＶＣを事前に分別しておく必要がなくなる。
3)基板は基板の接着部が溶解する。充填材は溶媒に残り、金属、ガラス繊維は金網内に残留し、容易に手分離できる状態になる。
4)ＦＲＰはＴ−ＥＧ溶媒に少しＮａＯＨを添加し２８０℃、１５時間接触することによりガラス繊維、充填材、ＦＲＰ溶解液に分かれ、ガラス繊維は金網の反応槽に残り、充填材、ＦＲＰ溶解液は金網を潜り抜けて溶媒中に存在する。
5)ＰＥＴ樹脂は２３０〜２８５℃、１０〜２０分でＴ−ＥＧに溶解され溶媒中に粉末樹脂として存在する。トリエチレングリコール中で解重合を受けないので再利用に便利である。
以上の溶媒中に存在する各物質は溶剤受槽に移送され、時間を与えて比重差で分離する。底部に溜まった固体を含む溶液は溶剤蒸発槽に移送し加熱真空蒸発でＴ−ＥＧは蒸発し、コンデンサ−で凝縮され溶剤受槽に回収され、再循環使用する。ＰＥＴ樹脂等は溶剤蒸発器底部に溜まるので、スクリュ−で系外に排出する。Ｔ−ＥＧを含む水溶液は廃水蒸発槽で加熱し水分を蒸発、凝縮し廃水受槽に回収し再使用する。金網の槽に残ったガラス繊維、金属、プラスチックは水洗され高速で水分を除去して系外に排出し手分離で分離する。
【００３６】
以下に各廃棄物原料と上部排出物、下部排出物を例示して表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
特に、本発明を利用する時の利点は次の２点が挙げられる。
１）Ｔ−ＥＧ/ＮａＯＨを使用したＰＶＣ１００％の脱塩素効果
ＰＶＣ樹脂１００％をＴ−ＥＧ液にＮａＯＨと伴に浸し温度２７０〜２８０℃で２０分間維持すると脱塩素率９４ｗｔ％が得られ、また系外に気化する蒸気のＰＨは８で装置の腐食なく環境に影響なく脱塩素が行えることがわかった。
２）従来のエチレングリコールを用い、苛性ソーダを触媒とするとＰＥＴは解重合してテレフタ−ル酸塩が生成するが、テレフタ−ル酸塩の利用先はＰＥＴ樹脂に戻すしかない。その為には多量の硫酸を使用してテレフタ−ル酸にし、更に重合しなければならなかった。また副製品として多量のぼう硝が生成し多くの工程と費用を要していた。これに対し、本発明によれば、エチレングリコール／ＮａＯＨでなくトリエチレングリコール（Ｔ−ＥＧ）のみでＴ−ＥＧの沸点近くでＰＥＴ樹脂を接触させることにより粉末状のＰＥＴ樹脂又はオリゴマーとして回収できることになり、これを用い、ＰＥＴ樹脂製品を製造することができるので、リサイクルコストが極めて低額となる。この技術を応用してＰＥＴ/アルミ/ＰＥフイルム等の複合系プラスチック（金属も含む）の分離ができ且つ解重合しないので工程が大幅に省略できる。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 溶解反応槽
１１ 回転ドラム
２０ 第１溶剤受槽
３０ 溶剤蒸発槽
４０ 水蒸発槽
５０ 第２溶剤受槽
６０ 廃水受槽
７０ 真空ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種熱可塑性プラスチック、熱硬化性フラスチックおよび非プラスチック成分とが複合化してなる複合系廃棄物を処理して各成分を分別回収する方法であって、分離溶剤としてトリエチレングリコールを用い、触媒としてアルカリ金属水酸化物を触媒として添加し、トリエチレングリコールを２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱し、トリエチレングリコール中で溶融可能な成分Ｐ１を溶融処理する工程と、熱溶融が困難な成分Ｐ２を２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコール中で攪拌下に溶解又は解重合処理して溶剤とともに排出する工程と、残留する溶融可能な成分Ｐ１と強化繊維Ｆ又は金属成分Ｍを回収する工程と、非溶融成分Ｐ２と分離溶剤とを回収し、分離溶剤を減圧下に蒸留して非溶融成分Ｐ２と分離するとともに精製し再利用する工程からなることを特徴とするプラスチック系複合廃棄物の分別回収方法。
【請求項２】
廃プラスチックがエポキシ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等のＦＲＰであって、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコールによる解重合処理により強化繊維と分離する請求項１に記載の分別回収方法。
【請求項３】
廃プラスチックがＰＶＣであって、苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコール中で脱塩処理するとともに溶融する請求項１に記載の分別回収方法。
【請求項４】
廃プラスチック製品が金属成分を含み、加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱溶融、熱分解および解重合処理により金属成分と樹脂成分とを分離する請求項１に記載の分別回収方法。
【請求項５】
廃プラスチック製品が医療廃棄物であって、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱処理により殺菌処理とともに熱溶融、熱分解及び／又は解重合処理により金属成分と分離する請求項１に記載の分別回収方法。
【請求項６】
廃プラスチックがＰＥＴ樹脂成分であって、触媒添加なしで加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの溶解処理により解重合させることなく溶解して樹脂成分を回収することを特徴とするＰＥＴ樹脂の分別回収方法。
【請求項７】
内部には金網メッシュの回転ドラム１１がモータで回転駆動される回転軸１２に軸支されて横置きされ、回転可能となっている一方、溶媒加熱手段１３を備え、反応槽１０内に加熱した分離溶剤を供給できるようになっており、前記回転ドラム中攪拌下に分離溶剤で被処理物を処理し、回転ドラム内に溶融プラスチックＰ１及び強化繊維Ｆならびに金属成分Ｍを残留させ、回収する反応槽１０と、該反応槽１０の底部に接続し、非溶融プラスチックＰ２の反応物とともに分離溶剤Ｓを回収する第１溶剤受槽２０と、前記第１溶剤受槽２０から分離溶剤Ｓを受け、減圧下に溶剤を沸点以上に加熱して回収する一方、溶剤中に含有する触媒等の反応物質を分離する溶剤蒸発槽３０と、溶解反応槽１０での洗浄水Ｗを受け、水を蒸発させて溶剤を回収する廃水蒸発槽４０と、前記溶剤蒸発層３０に連結し、蒸発する溶剤を未凝集ガスを排気して減圧下に溶剤を凝集回収する第２溶剤受槽５０と、前記廃水蒸発層４０に連結し、蒸発する水を凝縮して回収する廃水受槽６０とからなり、前記廃水蒸発槽４０および前記第２溶剤受槽５０で回収される溶剤を前記反応槽１０に供給して再利用することを特徴とする溶剤再生循環型分離回収装置。
【請求項８】
前記回転ドラムの金網メッシュサイズが反応槽中に投入される粗破砕した溶融するプラスチックＰ１片が溶融して浸出しないで残留する大きさに設定されている請求項１記載の分離回収装置。
【請求項９】
回転ドラムの回転が反応時の溶剤攪拌のための低速と水洗後の水遠心分離のための高速に２段階に調節される請求項１記載の分離回収装置。
【請求項１】
各種熱可塑性プラスチック、熱硬化性フラスチックおよび非プラスチック成分とが複合化してなる複合系廃棄物を処理して各成分を分別回収する方法であって、分離溶剤としてトリエチレングリコールを用い、触媒としてアルカリ金属水酸化物を触媒として添加し、トリエチレングリコールを２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱し、トリエチレングリコール中で溶融可能な成分Ｐ１を溶融処理する工程と、熱溶融が困難な成分Ｐ２を２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコール中で攪拌下に溶解又は解重合処理して溶剤とともに排出する工程と、残留する溶融可能な成分Ｐ１と強化繊維Ｆ又は金属成分Ｍを回収する工程と、非溶融成分Ｐ２と分離溶剤とを回収し、分離溶剤を減圧下に蒸留して非溶融成分Ｐ２と分離するとともに精製し再利用する工程からなることを特徴とするプラスチック系複合廃棄物の分別回収方法。
【請求項２】
廃プラスチックがエポキシ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等のＦＲＰであって、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコールによる解重合処理により強化繊維と分離する請求項１に記載の分別回収方法。
【請求項３】
廃プラスチックがＰＶＣであって、苛性ソーダの存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱されたトリエチレングリコール中で脱塩処理するとともに溶融する請求項１に記載の分別回収方法。
【請求項４】
廃プラスチック製品が金属成分を含み、加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱溶融、熱分解および解重合処理により金属成分と樹脂成分とを分離する請求項１に記載の分別回収方法。
【請求項５】
廃プラスチック製品が医療廃棄物であって、アルカリ金属水酸化物の存在下で加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの熱処理により殺菌処理とともに熱溶融、熱分解及び／又は解重合処理により金属成分と分離する請求項１に記載の分別回収方法。
【請求項６】
廃プラスチックがＰＥＴ樹脂成分であって、触媒添加なしで加圧又は常圧下２００℃以上沸点近く２５０〜２８０℃に加熱したトリエチレングリコールでの溶解処理により解重合させることなく溶解して樹脂成分を回収することを特徴とするＰＥＴ樹脂の分別回収方法。
【請求項７】
内部には金網メッシュの回転ドラム１１がモータで回転駆動される回転軸１２に軸支されて横置きされ、回転可能となっている一方、溶媒加熱手段１３を備え、反応槽１０内に加熱した分離溶剤を供給できるようになっており、前記回転ドラム中攪拌下に分離溶剤で被処理物を処理し、回転ドラム内に溶融プラスチックＰ１及び強化繊維Ｆならびに金属成分Ｍを残留させ、回収する反応槽１０と、該反応槽１０の底部に接続し、非溶融プラスチックＰ２の反応物とともに分離溶剤Ｓを回収する第１溶剤受槽２０と、前記第１溶剤受槽２０から分離溶剤Ｓを受け、減圧下に溶剤を沸点以上に加熱して回収する一方、溶剤中に含有する触媒等の反応物質を分離する溶剤蒸発槽３０と、溶解反応槽１０での洗浄水Ｗを受け、水を蒸発させて溶剤を回収する廃水蒸発槽４０と、前記溶剤蒸発層３０に連結し、蒸発する溶剤を未凝集ガスを排気して減圧下に溶剤を凝集回収する第２溶剤受槽５０と、前記廃水蒸発層４０に連結し、蒸発する水を凝縮して回収する廃水受槽６０とからなり、前記廃水蒸発槽４０および前記第２溶剤受槽５０で回収される溶剤を前記反応槽１０に供給して再利用することを特徴とする溶剤再生循環型分離回収装置。
【請求項８】
前記回転ドラムの金網メッシュサイズが反応槽中に投入される粗破砕した溶融するプラスチックＰ１片が溶融して浸出しないで残留する大きさに設定されている請求項１記載の分離回収装置。
【請求項９】
回転ドラムの回転が反応時の溶剤攪拌のための低速と水洗後の水遠心分離のための高速に２段階に調節される請求項１記載の分離回収装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−６９４８（Ｐ２０１３−６９４８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４０１４１（Ｐ２０１１−１４０１４１）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（５９７１０４９１６）アースリサイクル株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（５９７１０４９１６）アースリサイクル株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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